DE102010000582A1 - Linear motor with permanent magnetic latching - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Linearmotor für optische Systeme, beispielsweise Endoskope. Der Motor hat einen Stator mit einem Rückschlußelement und zwei nebeneinander angeordneten Spulen, welche gegensinnig bestromt werden. Weiterhin sind auf beiden Seiten des Spulenpaares gleichsinnig und in axialer Richtung polarisierte Permanentmagnete angeordnet. Der Läufer des Motors umfasst einen Permanentmagneten, der gegensinnig zu den Permanentmagneten des Stators gepolt ist und an jedem Ende mit einem Polschuh verbunden ist. Die Polschuhe sind so angeordnet, dass jeder Polschuh in Ruhestellung in der Mitte einer der Spulen liegt. Durch Beaufschlagung der Spule mit Strom kann der Läufer aus einer Ruhelage heraus in Längsrichtung verschoben werden.A linear motor for optical systems, for example endoscopes, is described. The motor has a stator with a yoke element and two coils arranged side by side, which are energized in opposite directions. Furthermore, permanent magnets polarized in the same direction and in the axial direction are arranged on both sides of the coil pair. The rotor of the motor comprises a permanent magnet which is poled in opposite directions to the permanent magnets of the stator and is connected to a pole piece at each end. The pole pieces are arranged in such a way that each pole piece lies in the middle of one of the coils in the rest position. By applying current to the coil, the rotor can be moved in the longitudinal direction from a rest position.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Linearmotor insbesondere für optische Systeme. Derartige optische Systeme werden beispielsweise in Endoskopen eingesetzt. Bei modernen Videoendoskopen sind ein Kamerachip sowie ein zugehöriges Linsensystem in die Endoskopspitze integriert. Zur Einstellung der Brennweite bzw. des Fokus des Linsensystems wird ein miniaturisierter Motor benötigt.The invention relates to a linear motor, in particular for optical systems. Such optical systems are used for example in endoscopes. In modern video endoscopes, a camera chip and an associated lens system are integrated into the endoscope tip. To set the focal length or the focus of the lens system, a miniaturized motor is needed.

Stand der TechnikState of the art

Klassische Endoskope, wie sie beispielsweise für die minimalinvasive Chirurgie eingesetzt werden können, führen das Bild mittels Stablinsen vom intrakorporalen Objektiv zum extrakorporalen Okular. Durch die Stablinsen ist das System starr und in der optischen Qualität begrenzt. Moderne Videoendoskope verwenden einen Kamerachip in der Endoskopspitze. Ein solches Endoskop ist in der US 7,365,768 B1 offenbart. Dieses hat vor dem Kamerachip eine starr angeordnete Linse. Eine Einstellung der Brennweite der Linse ist nicht möglich.Classical endoscopes, as can be used, for example, for minimally invasive surgery, guide the image by means of rod lenses from the intracorporeal objective to the extracorporeal eyepiece. The rod lenses make the system rigid and limited in optical quality. Modern video endoscopes use a camera chip in the endoscope tip. Such an endoscope is in the US 7,365,768 B1 disclosed. This has a rigidly arranged lens in front of the camera chip. It is not possible to adjust the focal length of the lens.

Die DE 196 18 355 C2 zeigt einen in Endoskope integrierbaren Linearantrieb zum Einstellen der Brennweite eines Linsensystems. Dazu wird ein Permanentmagnet als Läufer innerhalb einer Statorspule bewegt. Der Linearantrieb ist wegen der großen Masse des Permanentmagneten jedoch träge. Der Zusammenhang zwischen dem Spulenstrom und der Läuferposition ist nicht eindeutig und macht einen zusätzlichen Wegsensor mit Lageregelung notwendig.The DE 196 18 355 C2 shows a linear drive which can be integrated in endoscopes for setting the focal length of a lens system. For this purpose, a permanent magnet is moved as a rotor within a stator coil. However, the linear drive is sluggish because of the large mass of the permanent magnet. The relationship between the coil current and the rotor position is not clear and makes an additional displacement sensor with position control necessary.

Die DE 37 17 872 C2 offenbart einen Antrieb mit einem Läufer und einem Stator für ein Linsensystem in Videokameras. Der Läufer besteht aus zwei Eisenhülsen, welche durch einen Träger zur Aufnahme des Linsensystems miteinander verbunden sind. Der Stator hat zwei Spulen sowie einen einzigen ringförmigen Permanentmagneten zur Erzeugung der für die Bewegung notwendigen Magnetfelder zwischen den Spulen. Der komplexe Aufbau des Antriebs kann bei Videokameras mit Linsendurchmessern im Zentimeterbereich gut realisiert werden, ist aber nicht auf die für endoskopische Anwendungen benötigte Größe im Millimeterbereich skalierbar.The DE 37 17 872 C2 discloses a drive with a rotor and a stator for a lens system in video cameras. The rotor consists of two iron sleeves, which are interconnected by a carrier for receiving the lens system. The stator has two coils and a single annular permanent magnet for generating the magnetic fields necessary for the movement between the coils. The complex structure of the drive can be well implemented in video cameras with lens diameters in the centimeter range, but is not scalable to the size required for endoscopic applications in the millimeter range.

In der DE 103 23 629 A1 ist ein Wanderfeld-Linearmotor offenbart, der mindestens drei Statorspulen aufweist. Durch eine phasenverschobene Bestromung der Spulen wird ein Wanderfeld erzeugt, welches eine Verschiebung des Läufers mit axialen Permanentmagneten bewirkt. Zur Erzeugung des Wanderfeldes wir eine aufwendige Ansteuerschaltung benötigt.In the DE 103 23 629 A1 discloses a traveling-field linear motor having at least three stator coils. By a phase-shifted energization of the coils, a traveling field is generated, which causes a displacement of the rotor with axial permanent magnets. To generate the traveling field, we require a complex drive circuit.

Aus der DE 10 2008 038 926 A1 ist ein Linearantrieb bekannt, der zwei axial polarisierte Permanentmagnete im Läufer aufweist. Der Läufer wird durch die Bestromung der Statorspulen in axialer. Richtung ausgelenkt. Zusätzlich werden die stabilen Positionen des Läufers durch die im Stator angebrachten Polschuhe realisiert, so dass eine kontinuierliche Verschiebung des Läufers in einem Hüllrohr ermöglicht wird. Nachteilig ist dabei die Abhängigkeit des Hubs und der Stellkräfte von den weichmagnetischen Stator-Polschuhen, wodurch eine hohe Genauigkeit bei der Fertigung und der Montage dieser Teile vorausgesetzt wird.From the DE 10 2008 038 926 A1 a linear drive is known which has two axially polarized permanent magnets in the rotor. The rotor is powered by the current supply of the stator coils in axial. Direction deflected. In addition, the stable positions of the rotor are realized by the pole shoes mounted in the stator, so that a continuous displacement of the rotor is made possible in a cladding tube. The disadvantage here is the dependence of the stroke and the restoring forces of the soft magnetic stator pole pieces, whereby a high accuracy in the manufacture and assembly of these parts is required.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearmotor mit derart kleinen Abmessungen zu schaffen, dass dieser in Endoskopen eingesetzt werden kann. Weiterhin soll der Linearmotor eine definierte Nullpunktlage sowie eine reproduzierbare Auslenkung in Abhängigkeit vom Ansteuersignal aufweisen. Zudem soll der Linearmotor große Antriebskräfte bei kleiner Masse aufweisen und somit eine schnelle, kontinuierliche und exakte Positionierung des optischen Systems in einem möglichst großen Bereich ermöglichen. Dabei darf der Strahlengang durch das optische System beim Verschieben der Komponenten nicht blockiert werden. Die Verlustleistung des Linearmotors soll gering sein, so dass wenig Wärme in der Spitze eines Endoskops entsteht. Für eine einfache Fertigung und Montage soll der Antrieb aus möglichst wenigen und geometrisch einfachen Einzelbauteilen zusammengesetzt sein.The invention has for its object to provide a linear motor with such small dimensions that it can be used in endoscopes. Furthermore, the linear motor should have a defined zero point position and a reproducible deflection as a function of the drive signal. In addition, the linear motor should have large driving forces at low mass and thus allow fast, continuous and accurate positioning of the optical system in the largest possible range. The beam path through the optical system must not be blocked when moving the components. The power loss of the linear motor should be low, so that little heat is generated in the tip of an endoscope. For ease of manufacture and assembly, the drive should be composed of as few and geometrically simple individual components.

Diese Aufgabe ist durch einen Linearmotor nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen des Linearmotors sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a linear motor according to claim 1. Further developments of the linear motor are specified in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Linearmotor umfasst einen Stator sowie einen dazu linear verschiebbaren Läufer. Der Stator hat mindestens eine Spule sowie an der Außenseite ein Rückschlußelement, welches zumindest weitgehend parallel zur Bewegungsrichtung angeordnet ist. Weiterhin ist am Stator mindestens ein axial magnetisierter Permanentmagnet vorgesehen. Der Läufer wird von der mindestens einen Spule zumindest teilweise umschlossen und hat mindestens einen Permanentmagneten sowie mindestens einen Polschuh. In Ruhestellung, also ohne Bestromung, des Linearmotors befindet sich jeder Polschuh innerhalb einer Spule, bevorzugt in Spulenmitte. Im Falle mehrerer nebeneinander liegender Spulen sind benachbarte Spulen jeweils in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen.The linear motor according to the invention comprises a stator and a linearly displaceable rotor. The stator has at least one coil and on the outside a return element, which is arranged at least substantially parallel to the direction of movement. Furthermore, at least one axially magnetized permanent magnet is provided on the stator. The rotor is at least partially enclosed by the at least one coil and has at least one permanent magnet and at least one pole piece. At rest, ie without energization, the linear motor, each pole piece is within a coil, preferably in the coil center. In the case of several juxtaposed coils of adjacent coils are each traversed in the opposite direction of current.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Stator eine erste Spule sowie daneben angeordnet eine zweite Spule. Beide Spulen werden in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen d. h. bestromt. Weiterhin sind außerhalb der beiden Spulen neben der ersten Spule ein erster Permanentmagnet und neben der zweiten Spule ein zweiter Permanentmagnet angeordnet. Die beiden Permanentmagnete sind axial und gleichsinnig magnetisiert. Der Läufer hat einen ersten Permanentmagneten, welcher gegensinnig zu den Permanentmagneten des Stators magnetisiert ist. Weiterhin ist der erste Permanentmagnet des Läufers an beiden Seiten mit jeweils einem Polschuh verbunden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the stator comprises a first coil and arranged next to it a second coil. Both coils are traversed in the opposite direction of current ie energized. Furthermore, a first permanent magnet and next to the second coil, a second permanent magnet are arranged outside the two coils in addition to the first coil. The two permanent magnets are magnetized axially and in the same direction. The rotor has a first permanent magnet, which is magnetized in opposite directions to the permanent magnet of the stator. Furthermore, the first permanent magnet of the rotor is connected on both sides with a respective pole piece.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform dieser Ausgestaltung der Erfindung umfasst einen zusätzlichen ersten Polschuh im Stator. Dieser ist bevorzugt mittig zwischen den beiden Spulen angeordnet.A further advantageous embodiment of this embodiment of the invention comprises an additional first pole piece in the stator. This is preferably arranged centrally between the two coils.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat der Stator eine erste Spule sowie daneben angeordnet eine zweite Spule. Beide Spulen werden entgegengesetzt vom Strom durchflossen. Zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule ist ein Permanentmagnet angeordnet. Der Läufer hat einen ersten Permanentmagneten, welcher gegensinnig zu dem Permanentmagneten des Stators magnetisiert ist. Weiterhin ist der erste Permanentmagnet des Läufers an beiden Seiten mit jeweils einem Polschuh verbunden.In a further advantageous embodiment of the invention, the stator has a first coil and arranged next to it a second coil. Both coils are opposite flows through the current. Between the first coil and the second coil, a permanent magnet is arranged. The rotor has a first permanent magnet, which is magnetized in opposite directions to the permanent magnet of the stator. Furthermore, the first permanent magnet of the rotor is connected on both sides with a respective pole piece.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform dieser Ausgestaltung der Erfindung hat der Stator zusätzlich einen ersten Polschuh neben der ersten Spule und einen zweiten Polschuh neben der zweiten Spule.In a further advantageous embodiment of this embodiment of the invention, the stator additionally has a first pole piece next to the first coil and a second pole piece adjacent to the second coil.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft einen Linearmotor mit einem Stator mit einer Spule und auf beiden Seiten der Spule angeordneten gegensinnig magnetisierten Permanentmagneten. Der Läufer zwei ebenfalls gegenseitig magnetisiert die Permanentmagnete, zwischen denen ein Polschuh angeordnet ist. Die Magnetisierung der Permanentmagnete von Läufer und Stator ist ebenfalls gegensinnig ausgerichtet, so dass jeweils Nordpole oder auch Südpole zwischen Läufer und Stator gegenüber liegen.A further advantageous embodiment of the invention relates to a linear motor with a stator with a coil and arranged on both sides of the coil oppositely magnetized permanent magnet. The rotor also two mutually magnetized the permanent magnets, between which a pole piece is arranged. The magnetization of the permanent magnets of rotor and stator is also oriented in opposite directions, so that each north pole or south poles between rotor and stator are opposite.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung betrifft einen Linearmotor mit einem Stator mit drei Spulen, wobei die Spulen jeweils wechselseitig entgegengesetzt mit Strom durchflossen werden. Wird die mittlere Spule mit Strom in einer ersten Richtung durchflossen, so werden die beiden seitlich von dieser angeordneten Spulen mit Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossen. Auf dieser Seite dieser Spulenanordnung ist ein Permanentmagnet angeordnet, wobei die beiden Permanentmagnete entgegengesetzt magnetisiert sind. Der Läufer weist zwei Permanentmagnete auf, die ebenfalls entgegengesetzt magnetisiert sind. Die Magnetisierung der Permanentmagnete von Läufer und Stator ist ebenfalls gegensinnig ausgerichtet, so dass jeweils Nordpole oder auch Südpole zwischen Läufer und Stator gegenüber liegen. Weiterhin ist zwischen den beiden Permanentmagneten ein Polschuh und auf den beiden freien Seiten der Permanentmagnete ebenfalls jeweils einem Polschuh angebracht.Another embodiment of the invention relates to a linear motor with a stator with three coils, wherein the coils are each traversed alternately opposite current. If the middle coil flows through current in a first direction, the two laterally arranged from this coil with current flowing through in the opposite direction. On this side of this coil arrangement, a permanent magnet is arranged, wherein the two permanent magnets are magnetized opposite. The rotor has two permanent magnets, which are also magnetized opposite. The magnetization of the permanent magnets of rotor and stator is also oriented in opposite directions, so that each north pole or south poles between rotor and stator are opposite. Furthermore, a pole shoe is mounted between the two permanent magnets and also a respective pole shoe on the two free sides of the permanent magnets.

Die verschiedenen Varianten der Erfindung sind bevorzugt spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht auf der Mittelachse stehenden Ebene ausgeführt. Dies betrifft nicht die Magnetisierungsrichtungen der Permanentmagnete. Diese sind entsprechend ihrer Funktion ausgerichtet. Durch die spiegelsymmetrische Anordnung ergeben sich eine symmetrische Strom-Weg-Kennlinie und eine stabile Nullpunktlage des Läufers in der Mitte der Anordnung.The various variants of the invention are preferably embodied mirror-symmetrically to a plane perpendicular to the central axis. This does not affect the magnetization directions of the permanent magnets. These are aligned according to their function. The mirror-symmetrical arrangement results in a symmetrical current-path characteristic and a stable zero point position of the rotor in the middle of the arrangement.

Die Länge des Rückschlußelements ist länger als die Länge des Läufers. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Länge des Rückschlußelements größer als die Länge des Läufers zuzüglich des maximalen Weges des Läufers ist.The length of the return element is longer than the length of the rotor. It is particularly advantageous if the length of the return element is greater than the length of the rotor plus the maximum travel of the rotor.

Ein erfindungsgemäßer Linearmotor hat bevorzugt einen rotationssymmetrischen Läufer und/oder einen rotationssymmetrischen Stator. Bevorzugt ist der Linearmotor rotationssymmetrisch mit ringförmigen Rückschlußelement, Polschuhen, Permanentmagneten sowie einer ringförmigen Spule ausgeführt. Der Läufer und insbesondere die Permanentmagnete sowie die Polschuhe sind bevorzugt hohlzylindrisch, d. h. sie haben die Form einer zylindrischen Hülse. Der Strahlengang eines optischen Systems kann dann durch die Hülse verlaufen. Insbesondere kann eine Linse oder ein anderes optisches Element in der Hülse sitzen. Somit kann durch eine Verschiebung der Hülse die Brennweite und/oder auch der Fokus des optischen Systems eingestellt werden.A linear motor according to the invention preferably has a rotationally symmetric rotor and / or a rotationally symmetrical stator. Preferably, the linear motor is designed rotationally symmetrical with annular yoke element, pole shoes, permanent magnets and an annular coil. The rotor and in particular the permanent magnets and the pole shoes are preferably hollow cylindrical, d. H. they have the form of a cylindrical sleeve. The beam path of an optical system can then pass through the sleeve. In particular, a lens or other optical element may be seated in the sleeve. Thus, the focal length and / or the focus of the optical system can be adjusted by a displacement of the sleeve.

Der Linearmotor ermöglicht zwischen zwei Endstellungen eine exakte Einstellung der Position des Läufers relativ zum Stator. Bei dem Linearmotor entspricht jedem Spulenstrom eine eindeutige Position des Läufers in Bezug zum Stator. Somit kann durch eine Einstellung des Spulenstromes der Läufer in dem Verfahrbereich kontinuierlich verschoben werden. Durch diese eindeutige Zuordnung zwischen dem Spulenstrom und der Läuferposition kann auf die nach dem Stand der Technik notwendige Wegmessung zur Positionsbestimmung des Läufers verzichtet werden. Die Einzelbauteile haben eine einfache Geometrie (Ringe, Hülsen) und sind deshalb einfach herstell- und montierbar.The linear motor allows an exact adjustment of the position of the rotor relative to the stator between two end positions. In the linear motor, each coil current corresponds to a unique position of the rotor with respect to the stator. Thus, by adjusting the coil current of the rotor can be moved continuously in the travel range. As a result of this unambiguous association between the coil current and the rotor position, it is possible to dispense with the travel measurement necessary for determining the position of the rotor which is necessary according to the prior art. The individual components have a simple geometry (rings, sleeves) and are therefore easy to manufacture and assemble.

Die Polschuhe und das Rückschlußelement müssen immer ferromagnetische und/oder weichmagnetische Materialien umfassen.The pole shoes and the return element must always include ferromagnetic and / or soft magnetic materials.

Der Linearmotor ist bis zu einer Größe von wenigen Millimetern Außendurchmesser problemlos miniaturisierbar. Die Verfahrstrecke zwischen den beiden Endstellungen des Läufers liegt bei einem Motor mit wenigen Millimetern Außendurchmesser typischerweise bei etwa 1 bis 3 mm. The linear motor can be easily miniaturized up to a size of a few millimeters outside diameter. The travel distance between the two end positions of the rotor is typically about 1 to 3 mm for a motor with a few millimeters outside diameter.

Die Spule kann wahlweise auf einen Spulenkörper oder auch ohne Spulenkörper gewickelt sein. Sie kann auch mehrteilig sein, d. h. aus mehreren Wicklungen bestehen.The coil may optionally be wound on a bobbin or without bobbin. It can also be multi-part, d. H. consist of several windings.

Eine detaillierte Darstellung der Funktion des Motors findet sich in der Beschreibung der Figuren.A detailed description of the function of the engine can be found in the description of the figures.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Stator und dem Läufer eine Gleitschicht. Diese kann insbesondere im Falle einer rotationssymmetrischen Anordnung als Gleithülse ausgeführt sein. Um die Magnetfelder möglichst wenig zu beeinflussen soll die Gleitschicht aus einem nicht magnetfeldführenden Material, insbesondere aus einem nicht-ferromagnetischen Material bestehen. Ihre Oberfläche umfasst bevorzugt ein Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten, beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen), Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, polypara-Xylylen Polymere oder DLC (diamond like carbon) wie beispielsweise in der US 5,478,650 offenbart.In a further advantageous embodiment of the invention is between the stator and the rotor a sliding layer. This can be designed in particular in the case of a rotationally symmetrical arrangement as a sliding sleeve. In order to influence the magnetic fields as little as possible, the sliding layer should consist of a non-magnetic field-guiding material, in particular of a non-ferromagnetic material. Their surface preferably comprises a material having a low coefficient of friction, for example PTFE (polytetrafluoroethylene), silicon nitride, silicon carbide, polypara-xylylene polymers or DLC (diamond-like carbon), for example as described in US Pat US 5,478,650 disclosed.

Die Gleitschicht kann Unebenheiten auf der dem Läufer zugewandten Seite des Stators ausgleichen.The sliding layer can compensate for unevenness on the rotor-facing side of the stator.

Der beschriebene Linearmotor kann in einer alternativen Ausführungsform mit einem ebenen, z. B. plattenförmig aufgebauten Stator und ebenfalls ebenen bzw. plattenförmigen Polschuhen des Läufers realisiert werden. Alternativ können auch mehrere um einen Zylinder oder einen vieleckigen Körper angeordnete Linearmotoren vorgesehen sein. So ergibt sich beispielsweise bei einer gleichmäßigen Anordnung von Linearmotoren um einen Zylinder eine stabile Führung.The described linear motor can in an alternative embodiment with a flat, z. B. plate-shaped stator and also flat or plate-shaped pole pieces of the rotor can be realized. Alternatively, a plurality of linear motors arranged around a cylinder or a polygonal body may also be provided. For example, with a uniform arrangement of linear motors around a cylinder, stable guidance results.

Ein erfindungsgemäßer Linearmotor kann auch aus Vollmaterial bestehen und an einem Ende einen Stößel zur Nanopositionierung von Instrumenten aufweisen. Eine solche Vorrichtung ist bevorzugt in der Molekularbiologie, der Mikroelektronik oder auch der Neurochirurgie einsetzbar.A linear motor according to the invention can also consist of solid material and have at one end a plunger for the nanopositioning of instruments. Such a device is preferably used in molecular biology, microelectronics or neurosurgery.

Besonders günstig ist es, wenn die Spule (9) mit einem Gleichstrom mit überlagertem Wechselstrom kleiner Amplitude und einer Frequenz bis maximal 1 kHz gespeist wird. Dadurch kann die Haft- und die Gleitreibung reduziert werden.It is particularly favorable if the coil ( 9 ) is supplied with a direct current with superimposed alternating current of small amplitude and a frequency up to 1 kHz. As a result, the static friction and the sliding friction can be reduced.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Linearmotors, wobei der Linearmotors mit einem Gleichstrom und einem überlagertem Wechselstrom kleiner Amplitude und einer Frequenz bis maximal 1 kHz gespeist wird. Dadurch kann die Haftreibung beziehungsweise Gleitreibung im inneren des Motors reduziert werden.A further aspect of the invention is a method for operating a linear motor, wherein the linear motor is supplied with a direct current and a superimposed alternating current of small amplitude and a frequency up to a maximum of 1 kHz. As a result, the static friction or sliding friction inside the engine can be reduced.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings.

1 zeigt schematisch einen Linearmotor entsprechend der Erfindung. 1 schematically shows a linear motor according to the invention.

2 zeigt eine Variante des Linearmotors mit einem zusätzlichen Polschuh im Stator. 2 shows a variant of the linear motor with an additional pole piece in the stator.

3 zeigt eine weitere Variante des Linearmotors mit einem Permanentmagneten zwischen den Spulen. 3 shows a further variant of the linear motor with a permanent magnet between the coils.

4 zeigt eine Variante des Linearmotors aus Figur drei, wobei zusätzliche Polschuhe am Stator angeordnet sind. 4 shows a variant of the linear motor of Figure three, with additional pole pieces are arranged on the stator.

5 zeigt eine weitere Variante des Linearmotors mit nur einer Spule. 5 shows a further variant of the linear motor with only one coil.

6 zeigt eine weitere Variante der Erfindung mit drei Spulen. 6 shows a further variant of the invention with three coils.

7 zeigt den Linearmotor aus 1 mit einer Linse. 7 shows the linear motor 1 with a lens.

8 zeigt den Feldverlauf im Linearmotor mit bestromter Spule. 8th shows the field curve in the linear motor with energized coil.

9 zeigt Kraft-Weg Kennlinien des Linearmotors bei unterschiedlichen Spulenströmen 9 shows force-displacement characteristics of the linear motor with different coil currents

10 zeigt Kraft-Weg Kennlinien des Linearmotors mit und ohne Polschuh im Stator 10 shows force-displacement characteristics of the linear motor with and without pole piece in the stator

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung in zylindrischer Bauform im Schnitt. Der Stator 1 umfasst ein Rückschlußelement 10 in Form eines weichmagnetischen Rückschlussrohrs, in dessen Bohrung eine erste Spule 15 sowie eine zweite Spule 16 angeordnet sind. Auf einer Seite der Spulen ist ein erster Permanentmagnet 11 angeordnet. Auf der anderen Seite der Spulen ist ein zweiter Permanentmagnet 12 angeordnet. Beide Permanentmagnete sind axial gleichsinnig, dass heißt in der gleichen Richtung magnetisiert. Eine Gleitschicht 18 in Form einer Gleithülse schließt hier den Stator 9 nach innen ab und stellt eine reibungsarme Oberfläche für den Läufer zur Verfügung. Die Gleithülse muss aus einem nicht-ferromagnetischen Material bestehen. Der Läufer 2 umfasst hier einen Permanentmagnet 21 und einen ersten Polschuh 23 an der Seite des Nordpols des Permanentmagneten sowie einen zweiten Polschuh 24 an der Seite des Südpols. Der Läufer ist derart ausgerichtet, dass der Nordpol des Magneten 21 dem Nordpol des Permanentmagneten 11 im Stator gegenüber steht. Entsprechend steht dann der Südpol des Magneten 21 dem Südpol des Permanentmagneten 12 im Stator gegenüber. Dadurch ergibt sich eine abstoßende Reluktanzkraft in beiden Richtungen auf den Läufer und somit eine stabile Mittelpunktlage in der Mitte zwischen den beiden Permanentmagneten 11, 12 des Stators. In die Bohrung des Läufers kann ein zu positionierendes Element, wie eine optische Komponente, eingebracht werden. Der Läufer ist axial in beide Richtungen innerhalb der Gleithülse verschiebbar. Die Mittelachse 3 ist bei rotationssymmetrisch aufgebauten Anordnungen auch die Rotationsachse. 1 schematically shows an embodiment of an inventive arrangement in a cylindrical design in section. The stator 1 includes a yoke element 10 in the form of a soft magnetic return tube, in the bore of a first coil 15 and a second coil 16 are arranged. On one side of the coils is a first permanent magnet 11 arranged. On the other side of the coils is a second permanent magnet 12 arranged. Both permanent magnets are axially in the same direction, that is magnetized in the same direction. A sliding layer 18 in the form of a sliding sleeve here closes the stator 9 inside and provides a low-friction surface for the runner. The sliding sleeve must be made of a non- ferromagnetic material. The runner 2 here includes a permanent magnet 21 and a first pole piece 23 on the side of the north pole of the permanent magnet and a second pole piece 24 on the side of the South Pole. The runner is oriented so that the north pole of the magnet 21 the north pole of the permanent magnet 11 in the stator opposite. Accordingly, then the south pole of the magnet 21 the south pole of the permanent magnet 12 in the stator opposite. This results in a repulsive reluctance force in both directions on the rotor and thus a stable center position in the middle between the two permanent magnets 11 . 12 of the stator. In the bore of the rotor, an element to be positioned, such as an optical component, can be introduced. The rotor is axially displaceable in both directions within the sliding sleeve. The central axis 3 is in rotationally symmetrical arrangements also the axis of rotation.

2 zeigt beispielhaft eine weitere Variante der Erfindung. Im Stator ist zwischen der ersten Spule 15 und der zweiten Spule 16 ein erster Polschuh 13 angeordnet. 2 shows an example of a further variant of the invention. In the stator is between the first coil 15 and the second coil 16 a first pole piece 13 arranged.

3 zeigt eine weitere Variante der Erfindung. Hier ist am Stator nur ein einziger Permanentmagnet 11 vorgesehen. Dieser ist zwischen der ersten Spule 15 und der zweiten Spule 16 angeordnet. 3 shows a further variant of the invention. Here is only a single permanent magnet on the stator 11 intended. This one is between the first coil 15 and the second coil 16 arranged.

4 zeigt eine weitere Variante des Linearmotors nach Figur drei. Hierbei sind zusätzliche Polschuhe 13, 14 seitlich außerhalb der Spulen 15 und 16 angeordnet. 4 shows a further variant of the linear motor of Figure three. Here are additional pole shoes 13 . 14 laterally outside the coils 15 and 16 arranged.

In 5 ist eine weitere Variante des Linearmotors mit nur einer Spule dargestellt. Hier weist der Stator nur eine Spule 15 mit zwei seitlich von der Spule angeordneten Permanentmagneten 11, 12 auf. Die beiden Permanentmagnete 11, 12 sind in Axialrichtung entgegengesetzt magnetisiert. Der Läufer weist in der Mitte einen ersten Polschuh 23 auf an dem seitlich jeweils ein erster Permanentmagnet 21 und ein zweiter Permanentmagnet 22 angeordnet sind. Die beiden Permanentmagnete sind ebenfalls axial entgegengesetzt magnetisiert. In diesem Beispiel liegen die beiden Südpole der Permanentmagnete 21 und 22 an dem ersten Polschuh 23. Die Permanentmagnete 11, zwölftes Stators sind axial entgegengesetzt zu den entsprechenden Magneten des Läufers magnetisiert.In 5 Another variant of the linear motor is shown with only one coil. Here, the stator has only one coil 15 with two permanent magnets arranged laterally from the coil 11 . 12 on. The two permanent magnets 11 . 12 are magnetized oppositely in the axial direction. The runner has a first pole piece in the middle 23 on at the side in each case a first permanent magnet 21 and a second permanent magnet 22 are arranged. The two permanent magnets are also magnetized axially opposite. In this example, the two south poles of the permanent magnets are located 21 and 22 on the first pole piece 23 , The permanent magnets 11 Twelfth stator are magnetized axially opposite to the corresponding magnets of the rotor.

In 6 ist eine weitere Variante der Erfindung mit drei Spulen offenbart. Hier weist der Stator eine erste Spule 15, eine zweite Spule 16 und eine dritte Spule 17 nebeneinander liegend auf. Seitlich neben den Spulen sind ein erster Permanentmagnet 11 und ein zweiter Permanentmagnet 12 axial entgegengesetzt magnetisiert angeordnet. Der Läufer hat drei Polschuhe 23, 24 und 25. Zwischen dem ersten Polschuh 23 und dem zweiten Polschuh 24 ist ein erster Permanentmagnet 21 angeordnet. Ein zweiter Permanentmagnet 23 befindet sich zwischen dem zweiten Polschuh 24 und dem dritten Polschuh 25. Die Magnetisierung der Permanentmagnete ist wie in der Anordnung nach 5. Durch die höhere Spulenanzahl können hier die Stellkräfte vergrößert und die Positioniergenauigkeit erhöht werden.In 6 is disclosed a further variant of the invention with three coils. Here, the stator has a first coil 15 , a second coil 16 and a third coil 17 lying side by side. Laterally next to the coils are a first permanent magnet 11 and a second permanent magnet 12 arranged axially opposite magnetized. The runner has three pole shoes 23 . 24 and 25 , Between the first pole piece 23 and the second pole piece 24 is a first permanent magnet 21 arranged. A second permanent magnet 23 is located between the second pole piece 24 and the third pole piece 25 , The magnetization of the permanent magnets is as in the arrangement according to 5 , Due to the higher number of spools, the actuating forces can be increased and the positioning accuracy can be increased.

7 zeigt einen Linearmotor nach 1, wobei noch eine Linse 5 dargestellt ist, die durch den Linearmotor in Richtung der Mittelachse 15 verschoben werden kann. 7 shows a linear motor 1 , with one more lens 5 represented by the linear motor in the direction of the central axis 15 can be moved.

8 zeigt eine Darstellung der Erfindung mit den magnetischen Kreisen bei bestromten Spulen. Es wird hier ein Strom wie durch die Richtungspfeile angezeigt, durch die Spulen geleitet, so dass in der Spule 15 in der oberen Hälfte der Figur der Strom in die Zeichnungsebene hinein fließt und entsprechend in der unteren Hälfte der Figur aus der Zeichnungsebene heraus fließt. Der Stromfluss durch die Spule 16 erfolgt in umgekehrter Richtung. Der magnetische Fluss vom Permanentmagneten 21 über die beiden Polschuhe 23 und 24 sowie das Rückschlußelement 10 durchdringt die Spulen 15 und 16. Durch einen Stromfluss durch die Spulen wird eine Lorentzkraft in Bewegungsrichtung 4 auf den Läufer erzeugt. Diese wirkt der Reluktanzkraft zwischen dem Permanentmagneten 21 des Läufers und den Permanentmagneten 11, 12 des Stators entgegen. 8th shows a representation of the invention with the magnetic circuits in energized coils. There is a current here as indicated by the directional arrows, passed through the coils, leaving in the coil 15 in the upper half of the figure, the current flows into the plane of the drawing and accordingly flows out of the plane of the drawing in the lower half of the figure. The current flow through the coil 16 takes place in the opposite direction. The magnetic flux from the permanent magnet 21 over the two pole shoes 23 and 24 and the yoke element 10 penetrates the coils 15 and 16 , By a current flow through the coils is a Lorentz force in the direction of movement 4 generated on the runner. This acts on the reluctance force between the permanent magnet 21 of the rotor and the permanent magnets 11 . 12 of the stator.

9 zeigt die Kraft-Weg-Kennlinien bei verschiedenen Spulenströmen. In dem Diagramm ist die Kraft F auf den Läufer als Funktion der Auslenkung z des Läufers dargestellt. Eine positive Kraft F ist nach oben und eine positive Auslenkung z nach rechts aufgetragen. Die Kurve 51 zeigt die Kraft-Weg-Kennlinie bei unbestromter Spule, das heißt bei einem Spulenstrom null. Bei einer positiven Auslenkung z des Läufers, das heißt in z-Richtung nach rechts ergibt sich durch die Reluktanzkräfte eine negative Rückstellkraft F, die versucht, den Läufer an seiner Position zu halten. Die Rückstellkraft ist in der Position P1 gleich null. Somit wird der Läufer in diesem Punkt ohne Bestromung der Spule eine stabile Lage einnehmen. Wird der Läufer in Folge extern wirkender Kräfte, beispielsweise Beschleunigungskräfte, in eine seiner beiden Bewegungsrichtungen aus dieser stabilen Position herausgedrängt, so wirken rücktreibende Kräfte, die den Läufer in die zentrale Position zurückdrängen. Die magnetischen Kräfte halten den Läufer vergleichbar zu einer mechanischen Feder in dieser Position. 9 shows the force-displacement curves for different coil currents. In the diagram, the force F on the rotor is shown as a function of the deflection z of the rotor. A positive force F is plotted up and a positive displacement z is plotted to the right. The curve 51 shows the force-displacement curve in the currentless coil, that is at a coil current zero. In the case of a positive deflection z of the rotor, that is to say in the z-direction to the right, the reluctance forces result in a negative restoring force F, which attempts to keep the rotor in its position. The restoring force is equal to zero in position P1. Thus, the rotor will assume a stable position at this point without energizing the coil. If the runner is forced out of this stable position in one of its two directions of movement as a result of externally acting forces, for example acceleration forces, then restoring forces act which force the runner back into the central position. The magnetic forces keep the rotor comparable to a mechanical spring in this position.

Mit einem Spulenstrom in einer ersten Richtung wird den Reluktanzkräften eine zusätzliche Lorentzkraft überlagert. Somit verschiebt sich die Kurve 51 in Richtung der Kurve 52. Daraus resultiert in dem Punkt 22, der in positiver z-Richtung von dem Punkt 21 entfernt liegt, die Rückstellkraft null, so dass der Läufer eine neue stabile Lage in diesem Punkt einnimmt. Entsprechendes geschieht bei einem entgegengesetzt gepolten Strom, jedoch in umgekehrter Richtung. Es wird die Kurve 51 in Richtung der Kurve 53 verschoben. Der Punkt P3 mit der Rückstellkraft null liegt nun in der entgegengesetzten Richtung des ursprünglichen Punktes 21.With a coil current in a first direction, the reluctance forces are superimposed with an additional Lorentz force. Thus, the curve shifts 51 in the direction of the curve 52 , This results in the point 22 which is in the positive z-direction of the Point 21 is removed, the restoring force is zero, so that the runner occupies a new stable position in this point. The same happens with an opposite polarity current, but in the opposite direction. It will be the turn 51 in the direction of the curve 53 postponed. The point P3 with the restoring force zero is now in the opposite direction of the original point 21 ,

Es wird hier der Begriff des Spulenstroms verwendet. Dieser ist unabhängig von der Anzahl der in der jeweiligen Variante der Erfindung vorgesehenen Spulen. Selbstverständlich werden benachbarte Spulen mit Strömen entgegengesetzter Richtung durchflossen. Bei einer Umkehrung der Polarität kehrt sich somit auch die Polarität der Ströme durch alle Spulen um. Der Begriff der Stromstärke bezieht sich auf den Strom durch eine Spule.The term coil current is used here. This is independent of the number of provided in the respective variant of the invention coils. Of course, adjacent coils are traversed by currents of opposite direction. When the polarity is reversed, the polarity of the currents thus also reverses through all the coils. The term amperage refers to the current through a coil.

10 zeigt die Auswirkung eines Polschuhs 13, 14 im Stator anhand von Kraft-Weg-Kennlinien. Die Kennlinien beziehen sich auf unbestromte Spulen. Die Darstellung zeigt grundsätzlich wie in der vorhergehenden Figur die Funktion der Rückstellkraft F auf den Läufer als Funktion der Auslenkung z. Die Kurve 54 entsteht bei einer typischen Anordnung entsprechend der Erfindung. Wird nun ein zusätzlicher Polschuh 13, 14 in den Stator integriert, so ergibt sich eine Verringerung der rückstellenden Reluktanzkräfte und somit eine flachere Kennlinie. Somit lässt sich durch den Einbau von zusätzlichen Polschuhen und selbstverständlich auch durch deren Dimensionierung die Kennlinie in weiten Bereichen einstellen. Ein Vorteil einer flacheren Kennlinie ist beispielsweise, dass zur Betätigung des Läufers ein niedrigerer Spulenstrom benötigt wird, welcher wiederum zu einer niedrigeren Verlustleistung in den Spulen führt. Gerade bei endoskopischen Instrumenten ist es wünschenswert, die Verlustleistung in der Spitze des Instruments möglichst gering zu halten, um den Ort der Untersuchung möglichst wenig zu beeinflussen. Hier bietet der Einsatz eines zusätzlichen Polschuhs ein einfaches Optimierungsinstrument. 10 shows the effect of a pole piece 13 . 14 in the stator based on force-displacement curves. The characteristics refer to de-energized coils. The illustration shows basically as in the previous figure, the function of the restoring force F on the rotor as a function of the deflection z. The curve 54 arises in a typical arrangement according to the invention. Will now be an additional pole piece 13 . 14 integrated into the stator, so there is a reduction of the restoring reluctance forces and thus a flatter characteristic. Thus, the characteristic can be adjusted within wide limits by the installation of additional pole shoes and of course by their dimensioning. An advantage of a flatter characteristic curve is, for example, that a lower coil current is required for actuating the rotor, which in turn leads to a lower power loss in the coils. Especially with endoscopic instruments, it is desirable to keep the power loss in the tip of the instrument as low as possible in order to influence the location of the examination as little as possible. Here, the use of an additional pole piece provides a simple optimization tool.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Statorstator
22
Läuferrunner
33
Mittelachsecentral axis
44
Bewegungsrichtungmovement direction
55
Linselens
1010
RückschlußelementGround element
1111
Erster Permanentmagnet im StatorFirst permanent magnet in the stator
1212
Zweiter Permanentmagnet im StatorSecond permanent magnet in the stator
1313
Erster Polschuh im StatorFirst pole piece in the stator
1414
Zweiter Polschuh im StatorSecond pole piece in the stator
1515
Erste SpuleFirst coil
1616
Zweite SpuleSecond coil
1717
Dritte SpuleThird coil
1818
GleitschichtOverlay
2121
Erster Permanentmagnet im LäuferFirst permanent magnet in the rotor
2222
Zweiter Permanentmagnet im LäuferSecond permanent magnet in the rotor
2323
Erster Polschuh im LäuferFirst pole shoe in the runner
2424
Zweiter Polschuh im LäuferSecond pole piece in the runner
2525
Dritter Polschuh im LäuferThird pole shoe in the runner
3131
Erster magnetischer KreisFirst magnetic circle
4141
Erster Elektromagnetischer KreisFirst electromagnetic circuit
5151
Kraft-Weg-Kennlinie stromlosForce-displacement curve de-energized
5252
Kraft-Weg-Kennlinie bei Strom in einer ersten RichtungForce-displacement curve with current in a first direction
5353
Kraft-Weg-Kennlinie bei Strom in einer zweiten RichtungForce-displacement curve with current in a second direction
5454
Kraft-Weg-Kennlinie ohne Polschuh im StatorForce-displacement curve without pole piece in the stator
5555
Kraft-Weg-Kennlinie mit Polschuh im StatorForce-displacement characteristic with pole piece in the stator
FF
Kraft auf den LäuferPower on the runner
zz
Auslenkung des LäufersDeflection of the runner
P1P1
Position des Läufers im stromlosen ZustandPosition of the rotor in the de-energized state
P2P2
Position des Läufers mit Strom in einer ersten RichtungPosition of the rotor with current in a first direction
P3P3
Position des Läufers mit Strom in einer zweiten RichtungPosition of the rotor with current in a second direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102008038926 A1 [0006] DE 102008038926 A1 [0006]
  • US 5478650 [0024] US 5478650 [0024]

Claims (14)

Linearmotor umfassend einen Stator (1) mit wenigstens einer Spule (15, 16, 17) und wenigstens einem axial magnetisierten Permanentmagneten (21, 22), welche von einem Rückschlußelement (10) umschlossen sind, und einem von der wenigstens einen Spule umschlossenen, parallel zum Stator verschiebbaren Läufer (2) mit wenigstens einem axial magnetisierten Permanentmagneten (21, 22) und einer der Anzahl der Spulen entsprechenden Anzahl Polschuhe (23, 24, 25), wobei ohne Bestromung des Linearmotors jeder Polschuh sich innerhalb einer Spule befindet.Linear motor comprising a stator ( 1 ) with at least one coil ( 15 . 16 . 17 ) and at least one axially magnetized permanent magnet ( 21 . 22 ), which of a inference element ( 10 ) are enclosed, and one of the at least one coil enclosed, parallel to the stator slidable runner ( 2 ) with at least one axially magnetized permanent magnet ( 21 . 22 ) and one of the number of coils corresponding number of pole shoes ( 23 . 24 . 25 ), wherein without energization of the linear motor, each pole piece is located within a coil. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) eine erste Spule (15) sowie eine daneben angeordnete zweite Spule (16) umfasst, wobei die erste Spule (15) in entgegengesetzter Richtung wie die zweite Spule (16) bestromt wird, und dass neben der ersten Spule (15) ein erster Permanentmagnet (11) sowie neben der zweiten Spule (16) ein zweiter Permanentmagnet (12) vorgesehen ist, wobei die beiden Permanentmagnete gleichsinnig magnetisiert sind, und der Läufer einen ersten Permanentmagnet (21) aufweist, welcher entgegengesetzt zu den Permanentmagneten (11, 12) des Stators magnetisiert ist und an jedem Ende mit einem Polschuh (23, 24) verbunden ist.Linear motor according to claim 1, characterized in that the stator ( 1 ) a first coil ( 15 ) and a second coil ( 16 ), wherein the first coil ( 15 ) in the opposite direction as the second coil ( 16 ) is energized, and that next to the first coil ( 15 ) a first permanent magnet ( 11 ) and next to the second coil ( 16 ) a second permanent magnet ( 12 ) is provided, wherein the two permanent magnets are magnetized in the same direction, and the rotor has a first permanent magnet ( 21 ) which is opposite to the permanent magnets ( 11 . 12 ) of the stator is magnetized and at each end with a pole piece ( 23 . 24 ) connected is. Linearmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator einen ersten Polschuh (13) aufweist, der zwischen der ersten Spule (15) und der zweiten Spule (16) angeordnet ist.Linear motor according to claim 2, characterized in that the stator has a first pole piece ( 13 ) between the first coil ( 15 ) and the second coil ( 16 ) is arranged. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) eine erste Spule (15) sowie eine daneben angeordnete zweite Spule (16) umfasst, wobei die erste Spule (15) in entgegengesetzter Richtung wie die zweite Spule (16) bestromt wird, und dass zwischen der ersten Spule (15) sowie neben der zweiten Spule (16) ein erster Permanentmagnet (11) vorgesehen ist, und der Läufer einen ersten Permanentmagneten (21) aufweist, welcher gleichsinnig zu dem ersten Permanentmagneten (11) des Stators magnetisiert ist und an jedem Ende mit einem Polschuh (23, 24) verbunden ist.Linear motor according to claim 1, characterized in that the stator ( 1 ) a first coil ( 15 ) and a second coil ( 16 ), wherein the first coil ( 15 ) in the opposite direction as the second coil ( 16 ) is energized, and that between the first coil ( 15 ) and next to the second coil ( 16 ) a first permanent magnet ( 11 ), and the rotor has a first permanent magnet ( 21 ), which in the same direction to the first permanent magnet ( 11 ) of the stator is magnetized and at each end with a pole piece ( 23 . 24 ) connected is. Linearmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator einen ersten Polschuh (13) neben der ersten Spule (15) und einen zweiten Polschuh (14) neben der zweiten Spule (16) aufweist.Linear motor according to claim 4, characterized in that the stator has a first pole piece ( 13 ) next to the first coil ( 15 ) and a second pole piece ( 14 ) next to the second coil ( 16 ) having. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) eine erste Spule (15) umfasst, und dass neben der ersten Spule (15) ein erster Permanentmagnet (11) sowie neben der zweiten Spule (16) ein zweiter Permanentmagnet (12) vorgesehen ist, wobei die beiden Permanentmagnete gegensinnig magnetisiert sind, und der Läufer einen ersten Permanentmagneten (21) auf der Seite des ersten Permanentmagneten (11) des Stators, der gegensinnig zum ersten Permanentmagneten (11) des Stators magnetisiert ist sowie einen zweiten Permanentmagneten (22) auf der Seite des Zweiten Permanentmagneten (12) des Stators aufweist, der gegensinnig zum Zweiten Permanentmagneten (12) des Stators magnetisiert ist, wobei zwischen dem ersten Permanentmagneten (21) des Läufers und dem zweiten Permanentmagneten (23) des Läufers ein erster Polschuh (23) angeordnet ist.Linear motor according to claim 1, characterized in that the stator ( 1 ) a first coil ( 15 ) and that, in addition to the first coil ( 15 ) a first permanent magnet ( 11 ) and next to the second coil ( 16 ) a second permanent magnet ( 12 ) is provided, wherein the two permanent magnets are magnetized in opposite directions, and the rotor a first permanent magnet ( 21 ) on the side of the first permanent magnet ( 11 ) of the stator, which in opposite directions to the first permanent magnet ( 11 ) of the stator is magnetized and a second permanent magnet ( 22 ) on the side of the second permanent magnet ( 12 ) of the stator, in the opposite direction to the second permanent magnet ( 12 ) of the stator is magnetized, wherein between the first permanent magnet ( 21 ) of the rotor and the second permanent magnet ( 23 ) of the runner a first pole piece ( 23 ) is arranged. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) eine erste Spule (15), eine daneben angeordnete zweite Spule (16) sowie eine weiter daneben angeordnete Dritte Spule (17) umfasst, wobei die erste Spule (15) in gleicher Richtung wie die dritte Spule (17) und beide in entgegengesetzter Richtung wie die zweite Spule (16) bestromt werden, und dass neben der ersten Spule (15) ein erster Permanentmagnet (11) sowie neben der dritten Spule (17) ein zweiter Permanentmagnet (12) vorgesehen ist, wobei die beiden Permanentmagnete gegensinnig magnetisiert sind, und der Läufer einen ersten Permanentmagneten (21) auf der Seite des ersten Permanentmagneten (11) des Stators, der gegensinnig zum ersten Permanentmagneten (11) des Stators magnetisiert ist sowie einen zweiten Permanentmagneten (22) auf der Seite des Zweiten Permanentmagneten (12) des Stators aufweist, der gegensinnig zum Zweiten Permanentmagneten (12) des Stators magnetisiert ist, wobei auf einer Seite des ersten Permanentmagneten (21) ein erster Polschuh (23), zwischen dem ersten Permanentmagneten (21) des Läufers und dem zweiten Permanentmagneten (23) des Läufers ein zweiter Polschuh (24) und auf einer Seite des zweiten Permanentmagneten (22) ein dritter Polschuh (25) angeordnet ist.Linear motor according to claim 1, characterized in that the stator ( 1 ) a first coil ( 15 ), a second coil ( 16 ) as well as a third coil ( 17 ), wherein the first coil ( 15 ) in the same direction as the third coil ( 17 ) and both in the opposite direction as the second coil ( 16 ) and that next to the first coil ( 15 ) a first permanent magnet ( 11 ) and next to the third coil ( 17 ) a second permanent magnet ( 12 ) is provided, wherein the two permanent magnets are magnetized in opposite directions, and the rotor a first permanent magnet ( 21 ) on the side of the first permanent magnet ( 11 ) of the stator, which in opposite directions to the first permanent magnet ( 11 ) of the stator is magnetized and a second permanent magnet ( 22 ) on the side of the second permanent magnet ( 12 ) of the stator, in the opposite direction to the second permanent magnet ( 12 ) of the stator is magnetized, wherein on one side of the first permanent magnet ( 21 ) a first pole piece ( 23 ), between the first permanent magnet ( 21 ) of the rotor and the second permanent magnet ( 23 ) of the runner a second pole piece ( 24 ) and on one side of the second permanent magnet ( 22 ) a third pole piece ( 25 ) is arranged. Linearmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Läufers (2) kleiner als die Länge des Rückschlusselementes (10) ist.Linear motor according to claim 1 or 2, characterized in that the length of the rotor ( 2 ) smaller than the length of the inference element ( 10 ). Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Läufers (2) ein optisches Element (3) aufgenommen werden kann.Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that in the interior of the rotor ( 2 ) an optical element ( 3 ) can be recorded. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer rotationssymmetrisch ist. Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor is rotationally symmetrical. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator rotationssymmetrisch ist.Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the stator is rotationally symmetrical. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleithülse (6) mit einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten an der Oberfläche zwischen Stator (1) und Läufer (2) angeordnet ist.Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that a sliding sleeve ( 6 ) with a material with a low coefficient of friction at the surface between the stator ( 1 ) and runners ( 2 ) is arranged. Linearmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (2) aus Vollmaterial besteht und lediglich einen Stößel zur Nanopositionierung von Instrumenten aufweist.Linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 2 ) consists of solid material and has only one plunger for the nanopositioning of instruments. Verfahren zum Betrieb eines Linearmotors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Minderung der Haft- und Gleitreibung dem Gleichstrom durch die Spule (9) ein sehr kleiner Wechselstrom mit Frequenzen bis maximal 1 kHz überlagert wird.Method for operating a linear motor according to one of the preceding claims, characterized in that, in order to reduce the static friction and sliding friction, the direct current through the coil ( 9 ) a very small alternating current with frequencies up to 1 kHz is superimposed.
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